ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2013, том 39, № 6, с. 91-105
УДК 616.39
НИЗКОЧАСТОТНАЯ ЭЛЕКТРОКОЖНАЯ СТИМУЛЯЦИЯ КИСТИ РУКИ ВО ВРЕМЯ МЕДЛЕННОВОЛНОВОЙ СТАДИИ НОЧНОГО СНА: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
© 2013 г. П. А. Индурский1, В. В. Маркелов1, В. М. Шахнарович1, В. Б. Дорохов2
1ЗАО "НЕЙРОКОМ", 2ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва
Поступила в редакцию 17.05.2013 г.
Медленноволновая корковая ЭЭГ-активность (МВА) в А-диапазоне (0.5—4.0 Гц) наиболее выражена в глубокую, медленноволновую стадию сна, ее мощность зависит от длительности предшествующего бодрствования, является показателем гомеостаза и считается наиболее важной стадией для реализации восстановительных функций сна. Показана возможность воздействия на характеристики ночного сна путем ритмической (0.8—1.2 Гц) подпороговой электрокожной стимуляции кисти руки во время третьей стадии при появлении МВА ЭЭГ: 1-я ночь — адаптационная, 2-я ночь — контрольная, 3-я и 4-я — со стимуляцией во время "дельта-стадии" сна. Стимуляция вызывала достоверное увеличение средней продолжительности дельта-сна и мощности МВА (у 11 из 16 испытуемых), а также улучшение самочувствия и настроения у испытуемых с пониженным эмоциональным тонусом.
Предполагается, что полученный результат обусловлен функционированием гипотетического механизма, направленного на сохранность и углубление сна, и противодействующего активирующим, пробуждающим влияниям афферентной стимуляции. Полученные результаты могут иметь значение как для понимания физиологических механизмов сна, так и для разработки метода нефармакологической терапии нарушений сна
Ключевые слова: медленноволновой сон, дельта-волны ЭЭГ, электрокожная стимуляция, субъективная оценка сна, физиологические и терапевтические эффекты.
DOI: 10.7868/S0131164613060064
Наличие качественного ночного сна является необходимым условием эффективного выполнения дневной деятельности. Сон состоит из двух основных фаз: обычного (медленного) и парадоксального (быстрого) сна, имеющих разные механизмы и вместе составляющих один ночной полуторачасовой цикл. Согласно международной классификации А. Рехтшаффена и А. Кале [1], ночной сон подразделяется на 4 стадии: 1, 2 — "легкий сон" и 3, 4 — "глубокий" сон. Для 3 и 4 стадий сна характерно наличие высокоамплитудной медленноволновой активности (МВА) ЭЭГ в А-диапазоне 0.5—4.0 Гц, поэтому эти стадии еще называют медленноволновыми стадиями сна (МВС) или дельта-сном по наличию доминирующего А-ритма. В последних рекомендациях Американской ассоциации медицины сна (AASM) 2007 г. 3-ю и 4-ю стадии объединили в общую 3-ю стадию [2]. Глубокий дельта-сон считается наиболее важной стадией для реализации восстановительных функций сна и определяет качество сна. Хорошо известно, что регуляция
сна подчиняется гомеостатическим принципам — удлинение бодрствования, сопровождающееся лишением сна, вызывает увеличение продолжительности последующего медленноволнового сна [3, 4].
Циклы сна неодинаковы по своей структуре. В первую половину ночи преобладает глубокий дельта-сон. В первых двух циклах сна амплитуда Д-волн наибольшая, а затем начинается ее постепенное снижение, с достижением к концу ночи наименьших значений, что расценивается как уменьшение потребности во сне. Во второй половине ночи доминирует легкий сон (стадия 2) и удлиняется фаза парадоксального сна [5].
Гомеостатическая роль дельта-сна подтверждается данными о локальном характере его регуляции. После депривации сна во время восстановительного ночного сна амплитуда медленных Д-волн максимальна в лобных отделах коры, участвующей почти во всех видах высших психических функций [6—9]. Более наглядная аргумен-
тация локальной регуляции дельта-сна получена в работах, где показано, что наибольшая амплитуда Д-волн наблюдается в корковых областях, которые были в наибольшей степени активированы во время бодрствования. Например, интенсивная стимуляция правой руки во время бодрствования проявлялась во время сна усилением Д-ритма в корковой проекции соматосенсорной коры левого полушария [9]. И наоборот — иммобилизация руки приводила к снижению мощности Д-ритма в ее корковой проекции [10].
Гомеостатическая функция медленного сна подтверждена и в экспериментах с изменением циркадианных ритмов. Установлено, что многие показатели сна чувствительны к изменениям циркадианных ритмов, но длительность медленного сна определялась только временем предшествующего бодрствования, независимо от цирка-дианной фазы [11].
Таким образом, необходимость дельта-сна определяется его гомеостатической функцией — во время этой глубокой стадии сна реализуется множество важных физиологических процессов, нарушение которых вызывает различного рода патологии [12—16]. В последние годы во многих работах показано участие медленного сна в процессах, связанных с обучением и консолидацией декларативной памяти [17, 18]. Популярна гипотеза Тонони [19], что влияние сна на процессы консолидации памяти связано с пластическими перестройками, когда состояние бодрствования приводит к увеличению синаптической активации, а сон необходим для восстановления синап-тического гомеостаза. Гипотеза имеет значение для понимания последствий лишения сна и для разработки новых диагностических и терапевтических подходов к лечению нарушений сна и нервно-психических расстройств.
Диапазон расстройств сна чрезвычайно широк. Они начинаются с обычных недосыпаний и/или нарушений биоритма. Такие расстройства имеют множество причин и, если ими пренебрегать, ведут к соматическим и психосоматическим заболеваниям. При недостаточности или функциональных нарушениях медленноволновой стадии сна испытуемые после пробуждения чувствуют себя физически разбитыми, сон не приносит им ощущения бодрости [20], а память значительно ухудшается [21].
Однако, имеются данные, что длительность дельта-сна имеет большую межиндивидуальную вариабельность, связанную с полом, возрастом и генетическими факторами. Возникает вопрос: какова функциональная роль медленного сна, могут ли эти межиндивидуальные различия в длительности медленного сна отражаться на ка-
честве сна и влиять на эффективность деятельности в последующем бодрствующем состоянии [13, 22, 23].
Особое место в медицине сна занимают нелекарственные методы терапии. В настоящее время арсенал нефармакологических методов лечения патологий сна довольно широк. Американская академия медицины сна [24] выделяет следующие приемы: 1) обучение гигиене сна, 2) инструктирование по контролю за внешними стимулами,
3) рекомендации по режиму и ограничению сна,
4) обучение основам хронотерапии, 5) практические занятия методом "парадоксальных намерений" на устранение бессонницы, 6) многокомпонентная когнитивно-поведенческая терапия, 7) обучение прогрессивной мышечной релаксации, 8) разнообразные виды сенсорной терапии, 9) тренировки методом биоуправления функциями с обратной связью.
Первые семь методов основаны на выработке у пациентов поведенческих навыков для устранения расстройств сна и имеют неспецифический характер, оказывая влияния на сон в целом. Ко второй категории относятся инструментальные методы воздействия (8 и 9 методы), основанные на использовании различных технических приемов для направленной регуляции и индукции нормального сна. Сравнительный анализ нефармакологических методов коррекции сна показывает, что инструментальные методы более эффективны по сравнению с поведенческими методами [25].
Примером сенсорной терапии может служить воздействие подпороговым прерывистым воздействием низкоинтенсивного электромагнитного поля 27.12 МГц, которое способствовало сокращению латентного периода наступления 2-й стадии сна и увеличению ее длительности [26]. В ряде работ показана возможность использования различных методов релаксации, как чисто поведенческих, так и с использованием биологической обратной связи от различных физиологических функций: дыхания, тонуса мышц, частоты сердечных сокращений, температуры тела [27]. Особую группу методов инструментальной регуляции и коррекции сна составляют методы, основанные на показателях электрической активности мозга [28]. За рубежом определенную популярность приобрели методы синхронизации мозговых волн (Brain Wave synchronization) или аудиовизуального вовлечения (Audio-Visual en-trainment), основанные на низкочастотных сенсорных воздействиях с частотой, совпадающей с ритмами ЭЭГ. В отечественной литературе методы аудиовизуальной стимуляции относят к разряду резонансных воздействий, основанных на частотном взаимодействии афферентной сти-
муляции с собственными эндогенными ритмическими процессами мозга, отражающимися в ритмах ЭЭГ [27]. Вариантом такого воздействия является "музыка мозга", основанная на трансформации ритмов ЭЭГ ночного сна в музыкальную последовательность с последующим прослушиванием ее отдельных фрагментов этим же пациентом перед сном, что в некоторых случаях способствует сокращению времени засыпания и увеличивает длительность сна [29, 30].
В недавних исследованиях показана возможность воздействия на МВА ночного сна путем центральной стимуляции мозга с использованием в качестве триггера для запуска стимуляции высокоамплитудных Д-волн при их появлении во время медленноволновой стадии (МВС) сна. Для стимуляции мозга использовали транскраниальную магнитную стимуляцию [31], транскраниальную стимуляцию постоянным [32, 33] или импульсным током [34], а также на животных — ин-тракраниальную электрическую стимуляцию [35]. Низкочастотная акустическая стимуляция во время медленноволнового сна также оказалась эффективна для усиления МВА [36], причем стимуляция до наступления сна, наоборот, удлиняла латентный период наступления сна, что показывает зависимость эффективности стимуляции от функционального состояния мозга. В последующей работе эти авторы [37] применили подход, используемый в исследованиях с обратной биологической связью — подача акустической стимуляции была синхронизирована с фазой медленных Д-волн. Показано [37], что только синхронизированная стимуляция усиливала мед-ленноволновую активность и улучшала консолидацию д
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.